基于智能井盖管理控制系统的设计与实现

关佳瑷 王青云

摘要：随着近几年全球新一代无线传感器智能感知技术的水平的持续高速的进步及发展和全球新一代高速NB-IOT移动通信技术与部署应用与网络部署以及目前中国高速宽带无线接入和Internet服务产品的迅速发展推广与普及，现如今“智慧城市市政管理”覆盖率已近全面阶段，对技术的需求也越来越高，为了减轻管理人员的工作负担、提高工作效率，通过网络化，空间可视化，智慧化的智能井盖控制从而建立一个科学管理体系。

本文主要介绍了如何发挥基于NB-IOT通信技术优势在新形势下解决诸如井盖易失窃、井盖容易错位等城市一系列管理行业痛点，实现对城市管理井盖项目的全面数据化监控管理，切实达到提高了市政部门工作的现代化管理服务效率，保障广大人们群众财产的生产安全运行和城市正常居民生活服务以及其他相关市政设备行业的高效正常生产工作;全面提升城市安全质量、城市管理水平、智能城市的建设。

关键词：NB-IOT技术;网络化;智慧化;数据化监控管理

1 绪论

1.1项目背景

现在井盖的需求开始随着城市化的发展不断上涨，现在国家对其投资力度也大大增加，如果井盖丢失很容易造成交通事故，因此现在老百姓对其也十分重视，同时现在不管是城市还是农村，道路发展也是城镇发展的必需之路，因此水泥地面也已经得到了普及，这样井盖不仅在城市得到应用，在农村和城镇也已经得到了普及，所以井盖的需求也会呈现上升趋势。[1]

智能井盖不论从自身还是需求看，都是我们急需的一种产品，而且将其与普通井盖相比较而言，有很多优势，虽然现在还未得到普及，但是随着经济的发展，将会得到老百姓的欢迎。[2]

1.2项目意义

城市生活高度智慧化，已或将发展成为带动全球实现继现代先进国家工业化、信息化、电气化等进程之后新型城市化革命的全球的第四次大城市化新浪潮，建设现代化新型生活智慧城市，是一种引领当前世界主流现代文明城市人居发展模式理念创新的一项重大时代前沿趋势。现如今，许多一些大城市在地下修建的地下公共管线雨水管网及公共排水系统专用的管道系统却又经常都可能会突然出现一些积水或者堵塞积水路面现象，严重还会大大影响到正常交通排水，致使许多地下管网道路常常会较为频繁地的路段出现道路严重拥堵积水，给其周边地人们市民群众的整个城市生活环境管理建设和人们城市日常生活出行等也可能带来着一些的严重不便。另外，井盖设施的意外被盗、损坏等各种各样的安全意外现象在我市近的两几年内还在时地有新闻报道的发生，并且常同时伴随着有的部分行人由于意外原因跌落或者进入下水道井盖内的各种意外现象同时一起同时出现。公路车流量连年增长和过多，也在严重程度影响到关系到市区路面交通状况如何改善和更加便利了人们在今后社会的社会生活出行。对当前这些交通市政各方面问题突出严重的城市路面问题如何及早介入进行全方位和系统化地综合规范管理都是非常有重大必要的。同时在技术发展方面，随着无线传感器智能感知技术的进步和NB-IOT移动通信技术的飞速发展与部署以及宽带Internet的迅速普及，也为“智慧城市市政管理”建设提供了坚实的技术基础。[3][4]

2 主要简介与产品特点

2.1 产品简介

本产品采用各项监控传感系统，针对井盖失窃、丢失、损坏等一系列我问题进行解决。为人们出行安全提供有效防范。

基于轨迹分析和倾角检测的井盖监控器，可以实时监控井盖的运动状态，当井盖发生翻转或是移动后会第一时间启动报警通知监控中心。[5]

基于物联网平台的城市智能井盖自动监控管理平台系统可以用于对整个城市生活中覆盖各个行业部门职能的各种井盖情况进行自动统一监测管理，提高智能管控效率。

2.2 产品特点

产品具有应用类型多、环境适应性好、超低成本、高性价比、建设、安装简便、精确定位、全时段防范、超大范围监控、检修报警两不误、实现精确打击目标的特点。

3 系统功能

系统可实时监测窨井盖的各种状态信息，通过结合系统直观的市政平面图，可实时查看窨井盖在所辖区内的位置和基本属性信息，并对各辖区内所属的窨井盖防盗进行统一指挥调度处置和工程维护。

3.1防盗报警

系统可预先设定报警规则，安装于位置安装在窨井盖最上方处的电子标签一般会通过内置的倾斜度传感器及振动进行感应，当使用者发现处于窨井盖状态下无法保持正常安全运转状况时，电子标签系统即应处于半自动的休眠或运行状态，当使用者出现处于窨井盖状态的系统异常或信号处于开启状态时，电子标签系统可被立即紧急启动及发出系统紧急停机报警的危险信号，通知系统各部分相关工作单位所负责区域或各部门工作人员迅速地采取安全处理措施。

3.2定制功能

3.2.1 液位监测

井盖水位在线监控系统设备集成了超声波水位计装置与压力水位计系统可在线直接地对井槽内井的水位信息进行实时监测进行动态实时监测。

3.2.2 液面超过预警线报警

判断地下排水和雨水管网的疏通状况，以及发布内涝预警。

3.2.3 液面上漲速度过快报警

对于江河流域辖区内井下水位变动的实时综合调度分析，判断辖区地下生活排水沟渠和地面雨水管网渠道的安全疏通排水状况，以及定期发布河道内涝预警。

3.2.4 车流量检测

在人行道井盖上要加装自动车辆行驶检测报警模块，用于动态检测人行道车流量，并定期反映数据给公安市政等管理综合执法部门以作技术参考。

3.2.5 温度监测

将地表温度传感器设备直接安装固定或者埋设安装在城市道路地下的井盖孔道下方，采集实时地表温度信息自动采集汇总并自动分析与上报，有利于实时让各市政部门工作人员全面实时掌握我国目前各个城市及其内部以及各处供热环境内的实时相对的温度状况，并还可以实现对全国目前相对温度异常略过甚至偏高的重点城市地区能够及早地采取各项供热通风降温防护措施等效果（可利用上位机生成温度变化曲线，对未来温度进行预测）。采用的温度传感器代号为LM35DZ，该温度传感器芯片体积紧凑小巧，精确度性能又较高，数据的输入位置可以很快被处理器精确的计算调整到小数点每个小数点位最后的那两位，芯片中还同时可选择采用单总线控制的通信和控制的方式，操作简单。

3.2.6 湿度监测

将湿度传感器节点直接安装或者设置连接于每个井盖的最外内侧的边缘处，实时的采集被检测对象的环境湿度状况信号并根据快速的反馈结果传送信号给连接至各湿传感节点设备上对应的计算机中央信息处理系统，当室外遭遇大风阴雨天气湿度指数异常波动较高的时候或者是当路面积水雾直接的通过各个井盖边缘缝隙而渗入至室内空气时，湿度传感器节点超过了这个特定湿度检测值，中央信号处理系统能够立刻做出异常响应，提高现场管理人员与远程传感终端主机系统间的紧急远程实时通信及联络的频率，反馈出现场实时信息，有利于使基层管理人员们可以能够在当前这种现场紧急状况环境条件下能随时能够掌握了解到现场更多信息。

4 软件功能

4.1手机端管理

手机APP系统可轻松完成井盖监控器号码信息的实时自动登录注册，注销，井盖状态实时自动跟踪查询和井盖异常情况报警信息自动实时发送接收，巡检岗人员的考勤及签到，异常井盖情况图文记录统计并上报等。如图4-1所示：

4.2 PC端

用户都需要在登录界面输入自己在注册时正确的用户名以及密码，如果全部都输入无误，页面上就会按照提示自动的跳转到该用户成功登录后的页面。当用户确认输入为正确时的输入信息错误，会伴随在系统弹出一个错误消息提示框用户名错误或用户密码设置错误。如图4-2所示：

5 总结

该产品功能模块按照需求来运行，传统和粗放式的城市井盖安全巡查管理与服务管理方式也仍然有着存在着的其它很多行业安全问题弊端，如城市井盖人工管理和自动巡查人员值守管理成本仍然很高，效率低，不能满足在全管理流程时段全部井盖防范及处理措施到位等情况出现;该项目就可以更科学和有效的快速便捷地快速的解决了井盖以上所有的各种井盖管线问题，实现对井盖的精细化、智能化管理、数字化，在可以及时保护各种井下及社会重大公共安全财产系统设备的同时，更保护了出行车辆与行人的安全，有利于社会稳定和谐发展。目前产品还存有许多瑕疵，这是一份技术上的遗憾，也是促进我们不断学习技术的动力。

参考文献：

[1] 梁力. 基于声谱模式识别技术的智能井盖防盗损监测系统研究[D].中南林业科技大学，2019.

[2] 李越，白玉萍，薛仁杰，於子泰，吴轩.基于NB-IOT组网技术的智能井盖监测系统[J].居舍，2019（26）：194.

[3] 李钧，孙宇，沈义，李丽.道路井盖实时化监测技术应用分析[J].居业，2020（07）：73-74.

[4] 程盼，李昱颉，程强.基于单片机的智能井盖防盗系统设计[J].计算机产品与流通，2018（12）：123.

[5] 李岩. 基于物联网的智能井盖安全监测系统的研究[D].聊城大学，2018.

基金：西北民族大学國家级大学生创新创业训练计划资助项目（项目编号202110742026）